高中物理课件波的衍射和干涉电子教案

第十二章第4节新知预习·巧设计名师课堂·一点通创新演练·大冲关

随堂检测归纳小结

课下作业综合提升

要点一要点二1．波的衍射(1)定义：波可以绕过

继续传播的现象。(2)实验及现象：

①实验：在水槽里放两块挡板，中间留一个

。

②现象：障碍物狭缝a．狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿

传播一样，挡板后面产生“

”。b．狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：水波

挡板后面继续传播。(3)发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长

，或者比波长

时，才能观察到明显的衍射象。[关键一点]波发生衍射是无条件的，而发生明显的衍射现象是有条件的。直线阴影区绕到相差不多更小2．波的叠加(1)波的独立传播：两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的

，继续传播。(2)波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的

。运动特征矢量和3．波的干涉(1)实验及现象：

①实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆

地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是频率相同、相位相同、

也相同的两列波。

②现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条

的区域和

的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的。

周期性振动方向相对平静激烈振动(2)现象解释：

①加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的

。

②减弱点：在某些点两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的

，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于

，水面保持平静。振幅之和振幅之差零(3)干涉定义：

相同的两列波叠加，使某些区域的振幅

、某些区域的振幅

的现象。(4)干涉图样：波的干涉中所形成的图样。(5)干涉条件：两波的

相同，两波源的相位差必须

。(6)一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。[关键一点]在波的干涉现象中，波的加强点的振幅大，但位移并不一定大。频率加大减小频率保持不变1．下列现象属于波的衍射现象的是 (

)A．在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声B．“空山不见人，但闻人语响”C．“余音绕梁，三日而不绝”D．夏日的雷声有时轰鸣不绝解析：选项A、D所述的现象均为声音的反射现象，所以A、D错误；选项C所述的现象为波的反射，而不是波的衍射。答案：B答案：D3．利用发波水槽得到的水面波形如图12－4－1所示，则(

)图12－4－1A．图a、b均显示了波的干涉现象B．图a、b均显示了波的衍射现象C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象解析：图a中可以看出只有一条狭缝，穿过水波发生明显的衍射；图b中有两个振源，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故D项正确。答案：D4．如图12－4－2所示，波长相同的水波

通过宽度不同的孔，在图甲中发生了

明显的________现象，这是因为________的缘故；在图乙中，孔后面的水

波在连接波源和孔边的两条直线所限制

的区域里

传播，这是因为________________的缘故。答案：衍射孔的尺寸与波长差不多或比波长小孔的尺寸比波长大得多图12－4－2(1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。凡能发生衍射现象的就是波。(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异。波长较长的波容易发生明显的衍射现象。(3)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。1．如图12－4－3是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长。则波经过孔之后的传播情况，下列的描述中正确的是 (

)图12－4－3A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍现象[审题指导]

解答本题时应注意以下两个方面：(1)发生明显衍射的条件；(2)由图分析孔的大小和波长的关系。

[解析]

从题图中看出，水波波长跟小孔尺寸相差不大，此时能明显观察到波的衍射现象，如果孔AB扩大到比波长大得多，就不能产生明显的衍射现象，所以A、C均正确。波绕过障碍物后发生衍射现象时，波的特征并未发生改变，即波的波长、频率和波速不改变，故B选项正确。当波的频率增大，波速不变时，波长λ＝v/f变小，衍射现象就越不明显，故D选项错误。[答案]

ABC(1)障碍物的尺寸的大小与波长大小的关系不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近，干涉图样越明显。(4)振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可为0)，但其位移随时间发生变化。(5)干涉图样及其特征：①干涉的示意图如图12－4－4所示。图12－4－4

②特征：a．加强区和减弱区的位置固定不变。b．加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。c．加强区与减弱区互相间隔。[名师点睛](1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈。(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止。2．如图12－4－5表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是 (

)图12－4－5A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰[审题指导]

(1)波的干涉中波峰与波峰相遇的点为加强点，波峰与波谷相遇的点为减弱点。(2)振动加强区上的点都是振动加强点，振动减弱区上的点都是振动减弱点。(3)加强点始终加强，减弱点始终减弱。(4)各质点在平衡位置两侧做周期性振动。[解析]波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着。但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确。e点位于加强点的连线上，仍为加强点。f点位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误。相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误。